Método de la Transpuesta de Matrices: Propiedades y Aplicaciones

🧮 Método de la Transpuesta de Matrices: Propiedades y Aplicaciones

1️⃣ ¿Qué es la Transpuesta de una Matriz?

La transpuesta de una matriz \( A \), denotada como \( A^T \), se obtiene al intercambiar las filas por columnas.

Si \( A = [a_{ij}] \), entonces \( A^T = [a_{ji}] \).

Es decir, el elemento en la posición \( (i, j) \) de \( A \) pasa a la posición \( (j, i) \) en \( A^T \).

Ejemplo:

$$ A = \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \end{bmatrix} \Rightarrow A^T = \begin{bmatrix} 1 & 4 \\ 2 & 5 \\ 3 & 6 \end{bmatrix} $$

2️⃣ Propiedades de la Transpuesta

  • \( (A^T)^T = A \)
  • \( (A + B)^T = A^T + B^T \)
  • \( (kA)^T = kA^T \), donde \( k \) es un escalar
  • \( (AB)^T = B^T A^T \)

3️⃣ Ejemplos de Transposición

✅ Ejemplo 1

Dada la matriz:

$$ A = \begin{bmatrix} 2 & -1 \\ 3 & 0 \\ 4 & 5 \end{bmatrix} $$

Su transpuesta es:

$$ A^T = \begin{bmatrix} 2 & 3 & 4 \\ -1 & 0 & 5 \end{bmatrix} $$

✅ Ejemplo 2

Dada la matriz:

$$ B = \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \end{bmatrix} $$

Su transpuesta es:

$$ B^T = \begin{bmatrix} 1 & 4 \\ 2 & 5 \\ 3 & 6 \end{bmatrix} $$

✅ Ejemplo 3

Dada la matriz simétrica:

$$ C = \begin{bmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 3 \end{bmatrix} $$

Su transpuesta es:

$$ C^T = \begin{bmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 3 \end{bmatrix} = C $$

En este caso, la matriz es igual a su transpuesta: es una matriz simétrica.

4️⃣ Aplicaciones de la Transpuesta

  • En álgebra lineal para calcular productos escalares.
  • En estadística para matrices de datos.
  • En optimización y aprendizaje automático.
  • Para resolver sistemas de ecuaciones con matrices.

5️⃣ Transpuesta de una Matriz Cuadrada

Una matriz cuadrada \( A \) es:

  • Simétrica si \( A = A^T \)
  • Antisimétrica si \( A = -A^T \)

✅ Ejemplo 4: Matriz antisimétrica

Dada:

$$ D = \begin{bmatrix} 0 & -2 \\ 2 & 0 \end{bmatrix} $$

Entonces:

$$ D^T = \begin{bmatrix} 0 & 2 \\ -2 & 0 \end{bmatrix} = -D $$

Esta matriz es antisimétrica.

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